JP2016027038A - Improved process for selective dimerization of ethylene to 1-butene - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for selective dimerization of ethylene to 1-butene with a reduced or even near-zero production of polyethylene and greatly improved operability.SOLUTION: The invention concerns a process for selective dimerization of ethylene to 1-butene employing a catalytic composition. The catalytic composition comprises at least one alkoxy or aryloxy titanium compound, at least one additive selected from ether type compounds, and at least one aluminum compound. The molar ratio between the additive and the alkoxy or aryloxy titanium compound is strictly more than 10, and the molar ratio between the aluminum compound and the alkoxy or aryloxy titanium compound is strictly more than 4.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、エチレンの１−ブテンへの選択的ダイマー化に関する。本発明の一つの目的は、特定の触媒組成物を用いてエチレンをダイマー化させる方法を提供することにある。   The present invention relates to the selective dimerization of ethylene to 1-butene. One object of the present invention is to provide a process for dimerizing ethylene using a specific catalyst composition.

エチレンを１−ブテンに選択的にダイマー化させることができる触媒系の中で、バナジウム（非特許文献１〜２）、鉄またはコバルト（非特許文献３〜４）、タングステン（非特許文献５、R. Toozeら（Sasol Technology）の特許文献１（２００５））、タンタル（非特許文献６〜７）、ニッケル（非特許文献８〜１２）あるいはＴｉ（非特許文献１３）をベースとする触媒系を文献中に確認することが可能である。   Among catalyst systems that can selectively dimerize ethylene to 1-butene, vanadium (Non-patent Documents 1 to 2), iron or cobalt (Non-patent Documents 3 to 4), tungsten (Non-patent Documents 5 and 4, R. Tooze et al. (Sasol Technology) Patent Document 1 (2005)), catalyst systems based on tantalum (Non-Patent Documents 6-7), nickel (Non-Patent Documents 8-12) or Ti (Non-Patent Document 13). Can be confirmed in the literature.

これらの系のうち、チタンをベースとするものが卓越している。特許文献２において、K. Zieglerは、トリアルキルアルミニウムとチタンまたはジルコニウムのテトラアルコラートとを混合することによって得られた触媒を用いてエチレンを１−ブテンにダイマー化させる方法を記載した。反応の間、所定量の高分子質量のポリエチレンも形成される；これは、方法の実施の際にかなりの有害作用を有する。   Of these systems, those based on titanium are outstanding. In Patent Document 2, K. Ziegler described a method of dimerizing ethylene to 1-butene using a catalyst obtained by mixing a trialkylaluminum and a tetraalcolate of titanium or zirconium. During the reaction, a certain amount of high molecular weight polyethylene is also formed; this has considerable detrimental effects in carrying out the process.

ポリエチレンの量を低減させるために複数の改善が、特に、特許文献３〜５において提案された。特許文献３では、触媒の要素と一緒に有機リン化合物を使用することが推奨され、特許文献４には、水素により触媒を処理することが記載され、特許文献５には、反応媒体のための溶媒として種々のエーテルを使用することが記載される。最初の触媒系に対するこれらの改変は、反応の選択性を改善するが、それらは、特に、ほんの痕跡量の極性化合物をブテン中に残す溶媒から１−ブテンが分離されなければならない工業的方法において、ほとんど実用性のないものであることが分かった。   In order to reduce the amount of polyethylene, several improvements have been proposed, especially in US Pat. In Patent Document 3, it is recommended to use an organophosphorus compound together with a catalyst element, Patent Document 4 describes treating the catalyst with hydrogen, and Patent Document 5 describes a reaction medium for the reaction medium. The use of various ethers as a solvent is described. Although these modifications to the initial catalyst system improve the selectivity of the reaction, they are particularly useful in industrial processes where 1-butene must be separated from the solvent leaving only trace amounts of polar compounds in the butene. It turned out to be almost impractical.

この観点から、本出願人の特許文献６により、一方のトリアルキルアルミニウムと他方の化学量論量のチタン酸アルキルおよびエーテルタイプの添加物の事前形成された混合物との相互作用によって得られた触媒を用いるとエチレンの１−ブテンへのダイマー化についてのこのような触媒の活性および選択性が明らかに改善されることが実証された。特許文献６にはまた、チタン酸アルキルに対して１０超のモル比で前記エーテルタイプの添加物を使用することは、反応をかなり減速し、より乏しい選択性をもたらすことが教示される。   In this respect, according to the applicant's patent document 6, a catalyst obtained by the interaction of one trialkylaluminum with a pre-formed mixture of the other stoichiometric amount of alkyl titanate and ether type additives. Has been demonstrated to clearly improve the activity and selectivity of such catalysts for dimerization of ethylene to 1-butene. U.S. Patent No. 6,057,096 also teaches that the use of the ether type additive in a molar ratio of greater than 10 to alkyl titanate significantly slows the reaction and results in poorer selectivity.

国際公開第２００５／０８９９４０号International Publication No. 2005/089940 米国特許第２９４３１２５号明細書U.S. Pat. No. 2,943,125 米国特許第３６８６３５０号明細書US Pat. No. 3,686,350 米国特許第４１０１６００号明細書U.S. Pat. No. 4,101,600 米国特許第３８７９４８５号明細書US Pat. No. 3,879,485 仏国特許出願公開第２５５２０７９号明細書（特昭６０−９４９２３号公報）French Patent Application Publication No. 2555209 (Japanese Patent Publication No. 60-94923)

S. Zhangら著、「Organometallics」、２００９年、第２８巻、ｐ．５９２５S. Zhang et al., “Organometallics”, 2009, Vol. 28, p. 5925 K. Nomuraら著、「Inorg. Chem.」、２０１３年、第５２巻、ｐ．２６０７K. Nomura et al., “Inorg. Chem.”, 2013, Vol. 52, p. 2607 S. Songら著、「J. Organomet. Chem.」、２０１１年、第６９６巻、ｐ．２５９４S. Song et al., “J. Organomet. Chem.” 2011, Vol. 696, p. 2594 V. Appukuttanら著、「Organometallics」、２０１１年、第３０巻、ｐ．２２８５V. Appukuttan et al., “Organometallics”, 2011, Vol. 30, p. 2285 H. Olivierら著、「J. Mol. Catal. A: Chem.」、１９９９年、第１４８巻、ｐ．４３H. Olivier et al., “J. Mol. Catal. A: Chem.”, 1999, 148, p. 43 S. McLainら著、「J. Am. Chem. Soc.」、１９７８年、第１００巻、第４号、ｐ．１３１５S. McLain et al., “J. Am. Chem. Soc.”, 1978, Vol. 100, No. 4, p. 1315 R. Schrockら著、「Pure & App. Chem.」、１９８０年、第５２巻、ｐ．７２９R. Schrock et al., “Pure & App. Chem.”, 1980, Vol. 52, p. 729 S. Mukherjeeら著、「Organometallics」、２００９年、第２８巻、ｐ．３０７４S. Mukherjee et al., “Organometallics”, 2009, Vol. 28, p. 3074 K. Wangら著、「Catal. Commun.」、２００９年、第１０巻、ｐ．１７３０K. Wang et al., “Catal. Commun.”, 2009, Vol. 10, p. 1730 H. Liuら著、「Dalton Trans.」、２０１１年、第４０巻、ｐ．２６１４H. Liu et al., “Dalton Trans.” 2011, 40, p. 2614 J. Flapperら著、「Organometallics」、２００９年、第２８巻、ｐ．３２７２J. Flapper et al., “Organometallics”, 2009, Vol. 28, p. 3272 K. Songら著、「Eur. J. Inorg. Chem.」、２００９年、ｐ．３０１６K. Song et al., “Eur. J. Inorg. Chem.”, 2009, p. 3016 A. W. Al-Sa’doun著、「Applied Catalysis A: General」、１９９３年、第１０５巻、ｐ．１−４０A. W. Al-Sa’doun, “Applied Catalysis A: General”, 1993, 105, p. 1-40

アルキルアルミニウムとチタン酸アルキルとの間のモル比を高めることが生産性における改善につながることが知られている一方で、特許FR255079（特許文献６）の条件下に、これは、方法の操作性に損害を与えて起こる。ますます大量のポリマーが観察されるからである。   While increasing the molar ratio between alkylaluminum and alkyl titanate is known to lead to improvements in productivity, under the conditions of patent FR255079, this is the operability of the process. It happens with damage. This is because an increasing amount of polymer is observed.

反応温度を上げることも、同じ効果、特に、触媒の安定性における低減およびポリマーの割合における上昇を生じさせる。   Increasing the reaction temperature also causes the same effect, particularly a decrease in the stability of the catalyst and an increase in the proportion of polymer.

１−ブテンの選択的形成のために用いられる、チタンをベースとする触媒系の主な不利益は、それ故に、無視できない量のポリマーの形成である。このポリマー形成は、触媒の迅速な失活および大きくなる操作困難性の源である可能性がある。   The main disadvantage of the titanium-based catalyst system used for the selective formation of 1-butene is therefore the formation of a non-negligible amount of polymer. This polymer formation can be a source of rapid deactivation of the catalyst and increased operational difficulties.

本発明の一つの目的は、低減した、さらにはほぼゼロのポリエチレンの生成で、および大きく改善した操作性でエチレンを１−ブテンに選択的にダイマー化させる方法を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a process for the selective dimerization of ethylene to 1-butene with reduced and even near zero polyethylene production and with greatly improved operability.

本発明は、触媒組成物を用いてエチレンを１−ブテンに選択的にダイマー化させる方法であって、該触媒組成物は、少なくとも１種のアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物と、エーテルタイプの化合物から選択される少なくとも１種の添加物と、少なくとも１種のアルミニウム化合物とを含み、添加物とチタン化合物との間のモル比が厳密に１０超であり、アルミニウム化合物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比が厳密に４超である、方法に関する。   The present invention relates to a method for selectively dimerizing ethylene to 1-butene using a catalyst composition, the catalyst composition comprising at least one alkoxy or aryloxy titanium compound and an ether type compound. At least one additive selected from: and at least one aluminum compound, wherein the molar ratio between the additive and the titanium compound is strictly greater than 10, the aluminum compound and the alkoxy or aryloxy titanium It relates to a process wherein the molar ratio between the compounds is strictly greater than 4.

今や、触媒組成物を用いる方法であって、該触媒組成物は、少なくとも１種のアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物と、エーテルタイプの化合物から選択される少なくとも１種の添加物と、少なくとも１種のアルミニウム化合物とを含み、添加物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比が、厳密に１０超であり、アルミニウム化合物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比が厳密に４超である、方法が、低減した、さらにはゼロのポリエチレン生成に伴い、エチレンの１−ブテンへの選択的ダイマー化についての非常に高い選択性を得るために用いられ得ることが見出された。   There is now a method of using a catalyst composition, the catalyst composition comprising at least one alkoxy or aryloxy titanium compound, at least one additive selected from ether type compounds, and at least one kind. The molar ratio between the additive and the alkoxy or aryloxy titanium compound is strictly greater than 10, and the molar ratio between the aluminum compound and the alkoxy or aryloxy titanium compound is strictly It is found that the process can be used to obtain very high selectivity for the selective dimerization of ethylene to 1-butene with reduced and even zero polyethylene production. It was done.

（発明の詳細な説明）
本明細書の以降および上記において、特に指示のない限り、添加物とチタン化合物との間のモル比は、添加物のモル／チタンのモルで表されることになる。本明細書の以降および上記において、特に指示のない限り、アルミニウム化合物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比は、アルミニウムのモル／チタンのモルで表されることになる。 (Detailed description of the invention)
In the rest of this specification and above, unless otherwise indicated, the molar ratio between additive and titanium compound will be expressed in moles of additive / moles of titanium. In the remainder of this specification and above, unless otherwise indicated, the molar ratio between the aluminum compound and the alkoxy or aryloxy titanium compound will be expressed in moles of aluminum / moles of titanium.

本発明は、触媒組成物を用いてエチレンを１−ブテンに選択的にダイマー化させる方法であって、該触媒組成物は、少なくとも１種のアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物と、エーテルタイプの化合物から選択される少なくとも１種の添加物と、少なくとも１種のアルミニウム化合物とを含み、前記添加物とチタン化合物との間のモル比は厳密に１０超であり、アルミニウム化合物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物と間のモル比は、厳密に４超である、方法に関する。   The present invention relates to a method for selectively dimerizing ethylene to 1-butene using a catalyst composition, the catalyst composition comprising at least one alkoxy or aryloxy titanium compound and an ether type compound. At least one additive selected from: and at least one aluminum compound, wherein the molar ratio between the additive and the titanium compound is strictly greater than 10, and the aluminum compound and the alkoxy or aryloxy The molar ratio with respect to the titanium compound relates to a process that is strictly greater than 4.

有利には、触媒組成物の添加物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比は、１１〜１９の範囲である。   Advantageously, the molar ratio between the catalyst composition additive and the alkoxy or aryloxy titanium compound is in the range of 11-19.

有利には、触媒組成物のアルミニウム化合物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比は、５〜１５の範囲である。   Advantageously, the molar ratio between the aluminum compound of the catalyst composition and the alkoxy or aryloxy titanium compound is in the range of 5-15.

本発明において用いられるアルコキシチタン化合物は、有利には、一般式［Ｔｉ（ＯＲ）４］を有し、ここで、Ｒは、２〜３０個の炭素原子を含有する線状または分枝のアルキル基である。基Ｒは、窒素、リン、硫黄および酸素のヘテロ原子をベースとする置換基を含んでよい。 The alkoxytitanium compounds used in the present invention advantageously have the general formula [Ti (OR) 4 ], where R is a linear or branched alkyl containing 2 to 30 carbon atoms. It is a group. The group R may include substituents based on nitrogen, phosphorus, sulfur and oxygen heteroatoms.

挙げられてよい好ましいアルコキシ基の非限定的な例は、以下を含む：テトラエトキシ、テトライソプロポキシ、テトラ−ｎ−ブトキシ、テトラ−２−エチル−へキシルオキシ。   Non-limiting examples of preferred alkoxy groups that may be mentioned include: tetraethoxy, tetraisopropoxy, tetra-n-butoxy, tetra-2-ethyl-hexyloxy.

本発明において用いられるアリールオキシチタン化合物は、有利には、一般式［Ｔｉ（ＯＲ’）４］を有し、ここで、Ｒ’は、２〜３０個の炭素原子を含有する、アルキル、アリールまたはアラルキル基により置換されてもされなくてもよいアリール基である。基Ｒ’は、窒素、リン、硫黄および酸素のヘテロ原子をベースとする置換基を含んでよい。 The aryloxytitanium compounds used in the present invention advantageously have the general formula [Ti (OR ′) 4 ], where R ′ is an alkyl, aryl containing 2 to 30 carbon atoms Or an aryl group which may or may not be substituted by an aralkyl group. The group R ′ may comprise substituents based on nitrogen, phosphorus, sulfur and oxygen heteroatoms.

挙げられてよい好ましいアリールオキシ基の非限定的な例は、以下を含む：フェノキシ、２−メチルフェノキシ、２，６−ジメチルフェノキシ、２，４，６−トリメチルフェノキシ、４−メチルフェノキシ、２−フェニルフェノキシ、２，６−ジフェニルフェノキシ、２，４，６−トリフェニルフェノキシ、４−フェニルフェノキシ、２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−フェニルフェノキシ、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−６−フェニルフェノキシ、２，６−ジイソプロピルフェノキシ、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ、４−メチル−２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ、２，６−ジクロロ−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシおよび２，６−ジブロモ−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ、ビフェノキシ基、ビナフトキシ、１，８−ナフタレン−ジオキシ。   Non-limiting examples of preferred aryloxy groups that may be mentioned include: phenoxy, 2-methylphenoxy, 2,6-dimethylphenoxy, 2,4,6-trimethylphenoxy, 4-methylphenoxy, 2- Phenylphenoxy, 2,6-diphenylphenoxy, 2,4,6-triphenylphenoxy, 4-phenylphenoxy, 2-tert-butyl-6-phenylphenoxy, 2,4-di-tert-butyl-6-phenylphenoxy 2,6-diisopropylphenoxy, 2,6-di-tert-butylphenoxy, 4-methyl-2,6-di-tert-butylphenoxy, 2,6-dichloro-4-tert-butylphenoxy and 2,6 -Dibromo-4-tert-butylphenoxy, biphenoxy group, binaphthoxy, 1,8 Naphthalene - dioxy.

本発明のアルミニウム化合物は、有利には、ヒドロカルビルアルミニウム化合物、トリス（ヒドロカルビル）アルミニウム化合物、塩素含有または臭素含有のヒドロカルビルアルミニウム化合物およびアルミノキサンによって形成される群から選択される。   The aluminum compounds of the invention are advantageously selected from the group formed by hydrocarbyl aluminum compounds, tris (hydrocarbyl) aluminum compounds, chlorine- or bromine-containing hydrocarbyl aluminum compounds and aluminoxanes.

トリス（ヒドロカルビル）アルミニウム化合物および塩素含有または臭素含有のヒドロカルビルアルミニウム化合物は、一般式ＡｌＲ’’ｍＹ３−ｍによって示され、ここで、Ｒ’’は、ヒドロカルビル基、好ましくは１〜６個の炭素原子を含有するアルキルであり、Ｙは、塩素または臭素原子、好ましくは塩素原子であり、ｍは、１〜３の数である。 Tris (hydrocarbyl) aluminum compounds and chlorine- or bromine-containing hydrocarbylaluminum compounds are represented by the general formula AlR ″ m Y 3-m , where R ″ is a hydrocarbyl group, preferably 1-6 An alkyl containing a carbon atom, Y is a chlorine or bromine atom, preferably a chlorine atom, and m is a number from 1 to 3;

好ましくは、アルミニウム化合物は、ジクロロエチルアルミニウム（ＥｔＡｌＣｌ２）、エチルアルミニウムセスキクロリド（Ｅｔ３Ａｌ２Ｃｌ３）、クロロジエチルアルミニウム（Ｅｔ２ＡｌＣｌ）、クロロジイソブチルアルミニウム（ｉ−Ｂｕ２ＡｌＣｌ）、トリエチルアルミニウム（ＡｌＥｔ３）、トリプロピルアルミニウム（Ａｌ（ｎ−Ｐｒ）３）、トリイソブチルアルミニウム（Ａｌ（ｉ−Ｂｕ）３）によって形成される群から選択される。好ましいアルミニウム化合物は、トリエチルアルミニウム（ＡｌＥｔ３）である。 Preferably, the aluminum compound, dichloroethyl aluminum (EtAlCl 2), ethylaluminum sesquichloride (Et 3 Al 2 Cl 3) , chloro diethylaluminum (Et 2 AlCl), chloro diisobutylaluminum (i-Bu 2 AlCl), triethylaluminum (AlEt 3), tripropyl aluminum (Al (n-Pr) 3 ), is selected from the group formed by triisobutyl aluminum (Al (i-Bu) 3 ). A preferred aluminum compound is triethylaluminum (AlEt 3 ).

本発明の触媒組成物の添加物は、有利には、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、２−メトキシ−２−メチルプロパン、２−メトキシ−２−メチルブタン、２，５−ジヒドロフラン、テトラヒドロフラン、２−メトキシテトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、３−メチルテトラヒドロフラン、２，３−ジヒドロピラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、ジメトキシエタン、ジ（２−メトキシエチル）エーテルおよびベンゾフランによって形成される群から選択され、単独でまたは混合物として用いられる。   The additive of the catalyst composition of the present invention is advantageously diethyl ether, diisopropyl ether, 2-methoxy-2-methylpropane, 2-methoxy-2-methylbutane, 2,5-dihydrofuran, tetrahydrofuran, 2-methoxy. Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, 2,3-dihydropyran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, di (2-methoxyethyl) Selected from the group formed by ethers and benzofurans, used alone or as a mixture.

本発明による特定の組成物は、チタン化合物が［Ｔｉ（ＯｎＢｕ）４］であり、添加物がＴＨＦであり、チタン化合物に対するモル比（ＴＨＦ／Ｔｉ）（ｍｏｌ／ｍｏｌ）が厳密に１０超、好ましくは１１〜１９の範囲であり、アルミニウム化合物が、トリエチルアルミニウムであり、チタン化合物に対するモル比（ＡｌＥｔ３／Ｔｉ）（ｍｏｌ／ｍｏｌ）が厳密に４超、好ましくは５〜１５の範囲である、組成物である。 A specific composition according to the present invention has a titanium compound of [Ti (O n Bu) 4 ], an additive of THF, and a molar ratio (THF / Ti) (mol / mol) to the titanium compound of exactly 10 More preferably in the range of 11-19, the aluminum compound is triethylaluminum, and the molar ratio (AlEt 3 / Ti) (mol / mol) to the titanium compound is strictly more than 4, preferably in the range of 5-15 It is a composition.

（本発明の方法において用いられる触媒組成物の調製方法）
本発明による触媒組成物、すなわち、アルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物、エーテルタイプの添加物およびアルミニウム化合物は、溶媒との混合物として用いられてよく、その溶媒は、高純度のまたは混合物としての、脂肪族および脂環式の炭化水素、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ブタンまたはイソブタンによって、不飽和炭化水素、例えば、４〜２０個の炭素原子を含有する、モノオレフィンまたはジオレフィンによって、芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン、トルエン、オルト−キシレン、メシチレン、またはエチルベンゼンによって、または、塩素含有炭化水素、例えば、クロロベンゼンまたはジクロロメタンによって形成される群から選択される。有利には、脂肪族炭化水素、例えば、シクロヘキサンまたはｎ−ヘプタン、および芳香族炭化水素、例えば、トルエンおよびオルト−キシレンが用いられる。 (Method for preparing catalyst composition used in the method of the present invention)
The catalyst composition according to the invention, i.e. alkoxy or aryloxy titanium compounds, ether type additives and aluminum compounds, may be used as a mixture with a solvent, which is a high-purity or as a mixture of fatty acids. Aromatic and alicyclic hydrocarbons such as hexane, cyclohexane, heptane, butane or isobutane, unsaturated hydrocarbons such as monoolefins or diolefins containing 4 to 20 carbon atoms, aromatic carbonization Selected from the group formed by hydrogen, for example benzene, toluene, ortho-xylene, mesitylene, or ethylbenzene, or by a chlorine-containing hydrocarbon, for example chlorobenzene or dichloromethane. Advantageously, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane or n-heptane, and aromatic hydrocarbons such as toluene and ortho-xylene are used.

本発明の触媒組成物の一つの実施形態によると、アルミニウム化合物は、添加物と、アルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物とを含有する溶液に加えられる。添加物と、アルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物とは、厳密に１０超であるモル比で、好ましくは１１〜１９の範囲の比で存在し、アルミニウム化合物対チタン化合物のモル比は、厳密に４超であり、好ましくは５〜１５の範囲である。   According to one embodiment of the catalyst composition of the present invention, the aluminum compound is added to a solution containing the additive and an alkoxy or aryloxy titanium compound. The additive and the alkoxy or aryloxy titanium compound are present in a molar ratio that is strictly greater than 10, preferably in the range of 11 to 19, and the molar ratio of aluminum compound to titanium compound is strictly 4 It is super, Preferably it is the range of 5-15.

触媒溶液中のチタンの濃度は、有利には、１×１０−９〜１ｍｏｌ／Ｌの範囲、好ましくは１×１０−６〜０．５ｍｏｌ／Ｌの範囲である。 The concentration of titanium in the catalyst solution is advantageously in the range of 1 × 10 −9 to 1 mol / L, preferably in the range of 1 × 10 −6 to 0.5 mol / L.

触媒組成物の成分が混合される場所の温度は、有利には、−４０〜＋２５０℃の範囲、好ましくは０〜＋１５０℃の範囲であり、例えば、周囲温度（１５〜３０℃）に近い温度である。混合は、エチレン下または不活性ガス雰囲気下で行われてよい。   The temperature at which the components of the catalyst composition are mixed is advantageously in the range of −40 to + 250 ° C., preferably in the range of 0 to + 150 ° C., for example, a temperature close to ambient temperature (15 to 30 ° C.). It is. Mixing may be performed under ethylene or under an inert gas atmosphere.

（ダイマー化反応）
本発明の方法は、上記の触媒組成物を用いてエチレンを１−ブテンに選択的にダイマー化させる方法である。 (Dimerization reaction)
The method of the present invention is a method for selectively dimerizing ethylene into 1-butene using the above catalyst composition.

エチレンダイマー化反応は、有利には０．５〜２０ＭＰａ、好ましくは０．５〜１０ＭＰａの全圧下に、２０〜１８０℃、好ましくは４０〜１４０℃の温度で行われる。   The ethylene dimerization reaction is advantageously carried out at a temperature of 20 to 180 ° C., preferably 40 to 140 ° C., under a total pressure of 0.5 to 20 MPa, preferably 0.5 to 10 MPa.

一つの実施形態によると、ダイマー化反応は、バッチ様式で行われる。選択された体積の、上記のように構成された触媒組成物が、有利には溶液中で、通常の撹拌、加熱および冷却の装置を備えた反応器に導入され、次いで、それは、エチレンを用いて、有利には、所望の圧力に加圧され、温度は、好ましくは所望の値に調節される。ダイマー化反応器は、生じた液体の全容積が例えば当初に導入された触媒溶液の容積の２〜５０倍を示すまでエチレンを導入することによって一定の圧力に維持される。触媒は、次いで、当業者に知られる通常の手段のいずれかを用いて破壊され、次いで、反応生成物および溶媒は、抜き出され、分離される。   According to one embodiment, the dimerization reaction is performed in a batch mode. A selected volume of the catalyst composition configured as above is introduced, preferably in solution, into a reactor equipped with conventional stirring, heating and cooling devices, which then uses ethylene. Advantageously, it is pressurized to the desired pressure and the temperature is preferably adjusted to the desired value. The dimerization reactor is maintained at a constant pressure by introducing ethylene until the total volume of liquid produced, for example, represents 2 to 50 times the volume of the initially introduced catalyst solution. The catalyst is then destroyed using any conventional means known to those skilled in the art, and then the reaction product and solvent are withdrawn and separated.

別の好ましい実施形態によると、触媒によるエチレンダイマー化反応は、連続的な様式で行われる。第１のバリエーションにおいて、一方のチタン化合物および添加物を含有する溶液と他方のアルミニウム化合物を含有する溶液とは、本発明の触媒組成物が生じるような方法で、エチレンの一定の圧力下に維持された反応器に別々に注入される。前記反応器は、当業者に知られる従来の機械的手段を用いてまたは外部再循環によって撹拌される。温度およびエチレンの圧力は、当業者に知られる従来の手段を用いて所望の値に一定に維持される。反応混合物は、それを一定に維持するための液体レベル調圧弁を用いて抜き出される。触媒は、当業者に知られる任意の通常の手段を用いて連続的に破壊され、次いで、反応から得られた生成物並びに溶媒は、例えば蒸留によって分離される。変換されなかったエチレンは、反応器にリサイクルされてよい。重質フラクションに含まれる触媒の残渣は、焼却されてよい。   According to another preferred embodiment, the catalytic ethylene dimerization reaction is carried out in a continuous manner. In the first variation, the solution containing one titanium compound and additive and the solution containing the other aluminum compound are maintained under a constant pressure of ethylene in such a way that the catalyst composition of the present invention is produced. Are separately injected into the reactor. The reactor is agitated using conventional mechanical means known to those skilled in the art or by external recirculation. The temperature and ethylene pressure are kept constant at the desired values using conventional means known to those skilled in the art. The reaction mixture is withdrawn using a liquid level pressure regulating valve to keep it constant. The catalyst is continuously destroyed using any conventional means known to those skilled in the art, and the product obtained from the reaction as well as the solvent are then separated, for example, by distillation. Unconverted ethylene may be recycled to the reactor. The catalyst residue contained in the heavy fraction may be incinerated.

第２のバリエーションにおいて、一方のチタン化合物および添加物を含有する溶液と他方のアルミニウム化合物とは、本発明の触媒組成物が生じるような方法で第１の反応器／混合機に注入される；前記組成物は、次いで、一定のエチレン圧力下に維持された反応器に連続的に導入される。第１の反応器／混合機中のこの混合物は、不活性雰囲気下にまたはエチレン雰囲気下に生じさせられてよい。反応混合物は、それを一定に維持するための液体レベル調圧弁を用いて抜き出される。触媒は、当業者に知られる任意の通常の手段を用いて連続的に破壊され、次いで、反応から得られた生成物並びに溶媒は、例えば蒸留によって分離される。変換されなかったエチレンは、反応器にリサイクルされてよい。重質フラクションに含まれる触媒の残渣は、焼却されてよい。   In a second variation, the solution containing one titanium compound and additive and the other aluminum compound are injected into the first reactor / mixer in such a way as to produce the catalyst composition of the present invention; The composition is then continuously introduced into a reactor maintained under constant ethylene pressure. This mixture in the first reactor / mixer may be generated under an inert atmosphere or under an ethylene atmosphere. The reaction mixture is withdrawn using a liquid level pressure regulating valve to keep it constant. The catalyst is continuously destroyed using any conventional means known to those skilled in the art, and the product obtained from the reaction as well as the solvent are then separated, for example, by distillation. Unconverted ethylene may be recycled to the reactor. The catalyst residue contained in the heavy fraction may be incinerated.

（得られた生成物）
本発明の方法は、１−ブテンの選択的生産のために用いられ得る。この化合物は、線状の低密度ポリエチレンの製造におけるエチレンとのコモノマーとしての用途のものである。 (Obtained product)
The method of the invention can be used for the selective production of 1-butene. This compound is for use as a comonomer with ethylene in the production of linear low density polyethylene.

以下の実施例は、本発明の範囲を制限することなく本発明を例証する。   The following examples illustrate the invention without limiting the scope of the invention.

（実施例）
（実施例１〜４）
下記表１に提示されるエチレンのダイマー化試験は、有効容積５００ｍＬを有するステンレス鋼製オートクレーブにおいて行われた。このオートクレーブは、油の循環によって温度を調節するためのジャケットを備えたものである。撹拌は、機械駆動によるラシュトンインペラーを用いて提供された。 (Example)
(Examples 1-4)
The ethylene dimerization test presented in Table 1 below was conducted in a stainless steel autoclave having an effective volume of 500 mL. This autoclave is provided with a jacket for adjusting the temperature by circulating oil. Agitation was provided using a mechanically driven Rushton impeller.

ｎ−ヘプタン４０ｍＬ並びにｎ−ヘプタン中チタン化合物の０．０８５ｍｏｌ／Ｌ溶液５ｍＬが、エチレンの雰囲気下に周囲温度でこの反応器に導入された。一旦、反応器の温度が５３℃に達すると、所望量のアルミニウムベースの共触媒（ｎ−ヘプタン５ｍＬ中にすでに希釈されている）が、エチレン圧力下に導入された。エチレンの圧力は、２３ＭＰａに維持され、温度は、５３℃に維持された。１時間の反応の後、エチレンの導入は、停止させられ、反応器は、２５℃に冷却された。反応器は、次いで、ガスメータを通じて脱気された。このガスは、気相クロマトグラフィーによって分析された。次いで、反応器に含有される液相が計量され、気相クロマトグラフィーによって分析された。生じたポリマーが回収され、乾燥させられ、計量された。   40 mL of n-heptane as well as 5 mL of a 0.085 mol / L solution of titanium compound in n-heptane were introduced into the reactor at ambient temperature under an atmosphere of ethylene. Once the reactor temperature reached 53 ° C., the desired amount of aluminum-based cocatalyst (already diluted in 5 mL of n-heptane) was introduced under ethylene pressure. The ethylene pressure was maintained at 23 MPa and the temperature was maintained at 53 ° C. After 1 hour of reaction, the ethylene introduction was stopped and the reactor was cooled to 25 ° C. The reactor was then degassed through a gas meter. This gas was analyzed by gas phase chromatography. The liquid phase contained in the reactor was then weighed and analyzed by gas phase chromatography. The resulting polymer was recovered, dried and weighed.

得られた生成物の組成は、下記の表１に与えられる。この表において、活性は、初期に導入されたチタンの重量（グラム）当たりかつ時間当たりの消費されたエチレンの質量として定義される。Ｃ４分布（％Ｃ４）は、全分布中の４個の炭素原子を含有するオレフィンの量である。百分率％Ｃ４ ＝１は、Ｃ４留分中の線状の１−ブテン生成物についての選択性を示す。ポリマーの量（％ＰＥ）は、全分布に応じた、回収されたポリマーの質量に相当する。 The composition of the resulting product is given in Table 1 below. In this table, activity is defined as the mass of ethylene consumed per gram of titanium initially introduced and per hour. The C4 distribution (% C 4 ) is the amount of olefin containing 4 carbon atoms in the overall distribution. The percentage% C 4 = 1 indicates the selectivity for the linear 1-butene product in the C 4 fraction. The amount of polymer (% PE) corresponds to the mass of polymer recovered, depending on the overall distribution.

Figure 2016027038
Figure 2016027038

この表において、実施例１および２により、モル比ＴＨＦ／Ｔｉ＜１０を有する組成（比較例（本発明に合致しない））において、モル比ＡｌＥｔ３／Ｔｉを３から６．８に高めることにより、ポリエチレンの生成における相当な増加がもたらされることが示される。 In this table, according to Examples 1 and 2, by increasing the molar ratio AlEt 3 / Ti from 3 to 6.8 in a composition having a molar ratio THF / Ti <10 (comparative example (not in accordance with the invention)) It is shown that there is a considerable increase in the production of polyethylene.

実施例３および４（本発明に合致）により、厳密に１０より大きいＴＨＦ／Ｔｉモル比を有し、６．８のＡｌＥｔ３／Ｔｉ比を有する組成物（比較例２と比較する）は、エチレンの１−ブテンへの選択的ダイマー化について非常に良好な活性および選択性を有し、かつ、ポリエチレンの生成を伴わないことが実証される。 According to Examples 3 and 4 (according to the invention), a composition having a THF / Ti molar ratio strictly greater than 10 and an AlEt 3 / Ti ratio of 6.8 (compared to Comparative Example 2) It is demonstrated to have very good activity and selectivity for the selective dimerization of ethylene to 1-butene and without the formation of polyethylene.

Claims (16)

触媒組成物を用いてエチレンを１−ブテンに選択的にダイマー化させる方法であって、該触媒組成物は、少なくとも１種のアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物と、エーテルタイプの化合物から選択される少なくとも１種の添加物と、少なくとも１種のアルミニウム化合物とを含み、添加物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比は、厳密に１０超であり、アルミニウム化合物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比は、厳密に４超である、方法。   A method for selectively dimerizing ethylene to 1-butene using a catalyst composition, wherein the catalyst composition is selected from at least one alkoxy or aryloxy titanium compound and an ether type compound. At least one additive and at least one aluminum compound, the molar ratio between the additive and the alkoxy or aryloxy titanium compound being strictly greater than 10, the aluminum compound and the alkoxy or aryloxy The method wherein the molar ratio between the titanium compound is strictly greater than 4. 触媒組成物の添加物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比は、１１〜１９の範囲である、請求項１に記載の方法。   The process according to claim 1, wherein the molar ratio between the catalyst composition additive and the alkoxy or aryloxy titanium compound ranges from 11 to 19. 触媒組成物のアルミニウム化合物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物との間のモル比は、５〜１５の範囲である、請求項１または２に記載の方法。   The process according to claim 1 or 2, wherein the molar ratio between the aluminum compound of the catalyst composition and the alkoxy or aryloxy titanium compound is in the range of 5-15. アルコキシチタン化合物は、一般式［Ｔｉ（ＯＲ）４］を有し、ここで、Ｒは、２〜３０個の炭素原子を含有する線状または分枝のアルキル基である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。 The alkoxytitanium compound has the general formula [Ti (OR) 4 ], wherein R is a linear or branched alkyl group containing 2 to 30 carbon atoms. The method as described in any one of these. アリールオキシチタン化合物は、一般式［Ｔｉ（ＯＲ’）４］を有し、ここで、Ｒ’は、２〜３０個の炭素原子を含有するアルキル、アリールまたはアラルキル基により置換されてもされなくてもよいアリール基である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。 The aryloxytitanium compound has the general formula [Ti (OR ′) 4 ], where R ′ may or may not be substituted by an alkyl, aryl or aralkyl group containing 2 to 30 carbon atoms. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the aryl group may be an aryl group. アルミニウム化合物は、ヒドロカルビルアルミニウム化合物、トリス（ヒドロカルビル）アルミニウム化合物、塩素含有または臭素含有のヒドロカルビルアルミニウム化合物およびアルミノキサンによって形成される群から選択される、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。   6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the aluminum compound is selected from the group formed by hydrocarbyl aluminum compounds, tris (hydrocarbyl) aluminum compounds, chlorine- or bromine-containing hydrocarbyl aluminum compounds and aluminoxanes. . アルミニウム化合物は、ジクロロエチルアルミニウム（ＥｔＡｌＣｌ２）、エチルアルミニウムセスキクロリド（Ｅｔ３Ａｌ２Ｃｌ３）、クロロジエチルアルミニウム（Ｅｔ２ＡｌＣｌ）、クロロジイソブチルアルミニウム（ｉ−Ｂｕ２ＡｌＣｌ）、トリエチルアルミニウム（ＡｌＥｔ３）、トリプロピルアルミニウム（Ａｌ（ｎ−Ｐｒ）３）、およびトリイソブチルアルミニウム（Ａｌ（ｉ−Ｂｕ）３）によって形成される群から選択される、請求項６に記載の方法。 Aluminum compounds, dichloroethyl aluminum (EtAlCl 2), ethylaluminum sesquichloride (Et 3 Al 2 Cl 3) , chloro diethylaluminum (Et 2 AlCl), chloro diisobutylaluminum (i-Bu 2 AlCl), triethyl aluminum (AlEt 3 ), Tripropylaluminum (Al (n-Pr) 3 ), and triisobutylaluminum (Al (i-Bu) 3 ). チタン化合物が［Ｔｉ（ＯｎＢｕ）４］であり、添加物がＴＨＦであり、かつ、チタン化合物に対するモル比（ＴＨＦ／Ｔｉ）が厳密に１０超であり、アルミニウム化合物がトリエチルアルミニウムであり、かつ、チタン化合物に対するモル比（ＡｌＥｔ３／Ｔｉ）が厳密に４超である、組成物を用いる、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。 The titanium compound is [Ti (O n Bu) 4 ], the additive is THF, the molar ratio to the titanium compound (THF / Ti) is strictly greater than 10, the aluminum compound is triethylaluminum, and the molar ratio of titanium compound (AlEt 3 / Ti) is strictly greater than 4, using the composition, method of any one of claims 1 to 7. 添加物は、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、２−メトキシ−２−メチルプロパン、２−メトキシ−２−メチルブタン、２，５−ジヒドロフラン、テトラヒドロフラン、２−メトキシテトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、３−メチルテトラヒドロフラン、２，３−ジヒドロピラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、ジメトキシエタン、ジ（２−メトキシエチル）エーテルおよびベンゾフランによって形成される群から選択され、これらは、単独でまたは混合物として用いられる、請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。   Additives are diethyl ether, diisopropyl ether, 2-methoxy-2-methylpropane, 2-methoxy-2-methylbutane, 2,5-dihydrofuran, tetrahydrofuran, 2-methoxytetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran , 2,3-dihydropyran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, di (2-methoxyethyl) ether and benzofuran The method according to any one of claims 1 to 8, which is used alone or as a mixture. 触媒組成物は、溶媒との混合物として用いられ、該溶媒は、高純度のまたは混合物としての、脂肪族および脂環式の炭化水素によって、不飽和炭化水素、例えば、４〜２０個の炭素原子を含有するモノオレフィンまたはジオレフィンによって、炭化水素によってまたは塩素含有炭化水素によって形成される群から選択される、請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。   The catalyst composition is used as a mixture with a solvent, which is an unsaturated hydrocarbon, for example 4-20 carbon atoms, with high purity or as a mixture, by aliphatic and alicyclic hydrocarbons. 10. Process according to any one of claims 1 to 9, selected from the group formed by monoolefins or diolefins containing, by hydrocarbons or by chlorine-containing hydrocarbons. ０．５〜２０ＭＰａの全圧下に２０〜１８０℃の温度で行われる、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 10, which is carried out at a temperature of 20 to 180 ° C under a total pressure of 0.5 to 20 MPa. バッチ様式または連続実施様式で行われる、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。   12. A process according to any one of claims 1 to 11 carried out in a batch mode or a continuous mode of operation. 選択された体積の、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の触媒組成物が、撹拌、加熱および冷却の手段を備えた反応器に導入され、次いで、エチレンを用いて加圧し、温度を調節する、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。   A selected volume of the catalyst composition according to any one of claims 1 to 10 is introduced into a reactor equipped with means for stirring, heating and cooling, and then pressurized with ethylene, temperature The method according to claim 1, wherein the method is adjusted. 一方のチタン化合物および添加物を含有する溶液と他方のアルミニウム化合物を含有する溶液とが、請求項１〜１０のいずれか１つに従って規定されたような触媒組成物を生じさせるようにエチレンの一定の圧力下に維持された反応器に別々に導入されるように行われる、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の、エチレンを１−ブテンに選択的にダイマー化させる方法。   A solution of ethylene so that the solution containing one titanium compound and additive and the solution containing the other aluminum compound yield a catalyst composition as defined in any one of claims 1-10. A process for selectively dimerizing ethylene to 1-butene according to any one of claims 1 to 13, wherein the ethylene is separately introduced into a reactor maintained under a pressure of 一方のチタン化合物および添加物を含有する溶液と他方のアルミニウム化合物を含有する溶液とが、請求項１〜１０のいずれか１つにおいて規定されたような触媒組成物を生じさせるように第１の反応器／混合機に導入され、次いで、前記組成物は、次いで、エチレンの一定の圧力下に維持された反応器に連続的に導入されるように行われる、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の、エチレンを１−ブテンに選択的にダイマー化させる方法。   The first solution so that the solution containing one titanium compound and additive and the solution containing the other aluminum compound produce a catalyst composition as defined in any one of claims 1-10. 14. The process of any of claims 1 to 13, wherein the composition is introduced into a reactor / mixer and then the composition is then continuously introduced into a reactor maintained under a constant pressure of ethylene. A method for selectively dimerizing ethylene to 1-butene as described in one. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載の触媒組成物の調製方法であって、アルミニウム化合物は、添加物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物とを含有する溶液に加えられ、添加物とアルコキシまたはアリールオキシのチタン化合物とは、厳密に１０超であるモル比で存在し、アルミニウム化合物対チタン化合物のモル比は、厳密に４超である、方法。   The method for preparing a catalyst composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the aluminum compound is added to a solution containing an additive and an alkoxy or aryloxy titanium compound, and the additive and the alkoxy Alternatively, the aryloxy titanium compound is present in a molar ratio that is strictly greater than 10, and the molar ratio of the aluminum compound to the titanium compound is strictly greater than 4.
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